一種用于纖維增強復合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鉆孔刀具，具體涉及到用于纖維增強復合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具。
【背景技術】
[0002]復合材料是指由兩種或兩種以上不同物質以不同方式組合而成的材料，它具有質量輕、比強度高、比剛度大、減振和抗疲勞性能好、耐腐蝕等諸多優點，廣泛應用于航空航天、交通運輸、生物醫療及體育用品等領域。隨著復合材料的迅速發展和日益廣泛的應用，復合材料制件的成型與加工也變得越來越重要。鉆孔是復合材料制造過程中最重要的加工工序之一，由于復合材料具有硬度高、強度大、導熱性差、各向異性、層間強度低等特點，在鉆孔過程中容易出現撕裂、毛刺和分層等問題，造成工件表面質量下降，又由于各向異性的存在，刀具與工件表面摩擦產生熱量，切削力很大，刀具磨損嚴重[1?3]。
[0003]國內外對纖維增強復合材料鉆孔刀具做了很多的研究，主要涉及到優化刀具結構設計、采用先進刀具材料、新增表面涂層技術等熱門領域。其中纖維增強復合材料鉆孔刀具的材料以硬質合金、聚晶金剛石以及兩者的結合為主。硬質合金刀具可以通過刃磨形成各種幾何結構，從而防止分層并快速切斷纖維，但是硬質合金刀具的抗磨損性能不足，刃口磨損鈍化將造成制孔質量下降。聚晶金剛石刀具，通過與硬質合金整體燒結后，再進行刃磨，可獲得高硬度和高強度的刃口，從而很好地切斷纖維，但是聚晶金剛石刀具抗沖擊性能較差，容易產生崩刃。在硬質合金刀具表面涂上金剛石涂層可以很好的提高刀具的強度、硬度和耐磨性，同時獲得低的摩擦系數，進而提高加工表面質量并減少各種缺陷的產生。其它的在改變刀具結構方面的研究，如對刀具刀尖刃性和刃型的改良優化設計等，雖然減少了加工表面各種缺陷的產生并提高了加工表面質量，但是刀具的抗磨損性能及使用壽命等方面不能得到很好的改善[4]。
[0004]參考文獻:
[0005][1]張厚江，陳五一，陳鼎昌；纖維增強基復合材料的鉆削加工[J].新技術新工藝，1998ο
[0006][2]魏威，韋紅金;纖維增強基復合材料高質量制孔工藝[J].南京航空航天大學學報，2009。
[0007 ] [3]崔西亮，田彪，王永國；纖維增強基復合材料鉆孔加工的缺陷分析[J ].機電工程，2013。
[0008][4]明偉偉，王昌贏，陳明；纖維增強復合材料制孔刀具技術研究進展[J].航空制造技術，2013。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于提供一種用于纖維增強復合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，可以解決現有技術中纖維增強復合材料鉆孔加工容易出現分層、撕裂和毛刺等現象的技術問題。
[0010]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種用于纖維增強復合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，包括圓柱體的刀桿，所述刀桿的前端設有表面電鍍有金剛石顆粒的刀頭，所述刀頭包括徑向均布的多個切削部和多個排肩槽，切削部和排肩槽按照周向交錯布置，所有切削部的外表面均為同一圓柱面的一部分;切削部位于刀頭的前端，所述排肩槽與刀頭等長；每個切削部包括后刀面和前刀面;所述后刀面與所在切削部的端面重合;所述前刀面與排肩槽的一個側面共面，所述前刀面的法線方向與刀頭旋轉線速度方向一致;所述前刀面與所述后刀面的交叉處為圓弧形的主切削刃；刀頭端部的中央位置處設有與多個排肩槽貫通的預存肩槽。
[0011]其中，所述切削部和排肩槽7的個數均為三個，每個切削部的橫截面形狀均分別為1201勺扇形面。所述切削部的端面與刀桿的軸向之間的夾角為-70°?+70°，優選為90°。
[0012]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0013](1)本發明刀頭具有多個均勻分布的扇形切削部，使用該刀具進行纖維增強復合材料的鉆孔(鉆通孔)加工，可以提尚鉆孔效率；
[0014](2)由于刀頭前端每個切削部的兩個側面可隨刀具的旋轉方向分別作為前刀面，即每個切削部均存在有兩個主切削刃，增加了刀具的使用壽命；
[0015](3)采用預存肩槽來連接多個排肩槽，減小切削力，增加排肩和散熱能力，進一步延長刀具的使用壽命；
[0016](4)對于整個刀頭部分，表面鍍上金剛石顆粒，有效的增加了刀具的強度、硬度、耐磨性，同時降低摩察系數，從而改善加工表面質量，降低加工缺陷的產生，同時提高刀具的使用壽命。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明用于纖維增強復合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具的主視圖；
[0018]圖2是圖1所示電鍍金剛石刀具的左視圖；
[0019]圖3是本發明電鍍金剛石刀具的立體輪廓示意圖；
[0020]圖4是圖3所示電鍍金剛石刀具的軸側圖。
[0021 ]圖中:1-刀頭，2-導桿，3-后刀面，4-主切削刃，5-前刀面，6_預存肩槽，7_排肩槽，8_金剛石顆粒。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和具體實施例對本發明技術方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本發明進行解釋說明，并不用以限制本發明。
[0023]如圖1和圖2所示，本發明一種用于纖維增強復合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，包括圓柱體的刀桿2，所述刀桿2的前端設有表面電鍍有金剛石顆粒8的刀頭1，刀頭1的長度可為15?25mm，所述刀頭1包括徑向均布的多個切削部和多個排肩槽7，切削部和排肩槽7按照周向交錯布置，所有切削部的外表面均為同一圓柱面的一部分，每個切削部的橫截面形狀均為扇形面，扇形切削部的數量優選為3個或4個;切削部位于刀頭的前端，所述排肩槽7與刀頭等長，排肩槽的寬度可為1.5?2.5mm，排肩槽7的深度可為1.5?2.5mm;每個切削部包括后刀面3和前刀面5;所述后刀面3與所在切削部的端面重合，所述切削部的端面與刀桿的軸向之間的夾角為-70°?+70°，優選為90°，即后刀面3的傾角可為-20d?20d。
[0024]所述前刀面5與排肩槽7的一個側面共面，所述前刀面5的法線方向與刀頭旋轉線速度方向一致，也即位于刀頭前端的切削部的兩個側面分別是在正、反轉時作為前刀面，所述前刀面5與所述后刀面3的交叉處為圓弧形的主切削刃4;刀頭端部的中央位置處設有與多個排肩槽7貫通的預存肩槽6，即預存肩槽6用于連接所有的排肩槽7，預存肩槽6的深度可為1.5?2.5mm
[0025]如圖3所示，本發明電鍍金剛石刀具的主要參數如下:
[0026 ]刀頭1的長度15mm;所述切削部和排肩槽7的個數均為三個，繞刀頭的圓周方向上均勻分布3個橫截面為扇形的切削部，每個扇形均為120D的扇形面;排肩槽的寬度為2mm，排肩槽7的深度為1.5mm ；預存肩槽6的深度可為1.5mm;主切削刃4的圓角半徑為0.5mm;后刀面3的傾角為0D。
[0027]本發明刀具的基體材質選為金屬材料，如可以選用45號鋼，經調質和表面淬火處理后再在表面鍍上金剛石顆粒8，本發明刀具硬度高、強度大、耐熱性好和鉆削性能良好等優點。
[0028]盡管上面結合附圖對本發明進行了描述，但是本發明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發明的保護之內。
【主權項】
1.一種用于纖維增強復合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，包括圓柱體的刀桿(2)，其特征在于: 所述刀桿(2)的前端設有表面電鍍有金剛石顆粒(8)的刀頭(1)， 所述刀頭(1)包括徑向均布的多個切削部和多個排肩槽(7)，切削部和排肩槽(7)按照周向交錯布置，所有切削部的外表面均為同一圓柱面的一部分;切削部位于刀頭的前端，所述排肩槽(7)與刀頭等長； 每個切削部包括后刀面(3)和前刀面(5); 所述后刀面(3)與所在切削部的端面重合； 所述前刀面(5)與排肩槽(7)的一個側面共面，所述前刀面(5)的法線方向與刀頭旋轉線速度方向一致； 所述前刀面(5)與所述后刀面(3)的交叉處為圓弧形的主切削刃(4); 刀頭端部的中央位置處設有與多個排肩槽(7)貫通的預存肩槽(6)。2.根據權利要求1所述用于纖維增強復合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，其特征在于:所述切削部和排肩槽(7)的個數均為三個，每個切削部的橫截面形狀均分別為120°的扇形面。3.根據權利要求1或2所述用于纖維增強復合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，其特征在于:所述切削部的端面與刀桿的軸向之間的夾角為-70°?+70°。4.根據權利要求3所述用于纖維增強復合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，其特征在于:所述切削部的端面與刀桿的軸向垂直。
【專利摘要】本發明公開了一種用于纖維增強復合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，包括圓柱體的刀桿，刀桿的前端設有表面電鍍有金剛石顆粒的刀頭，刀頭包括徑向均布的多個切削部和多個排屑槽，切削部和排屑槽按照周向交錯布置，所有切削部的外表面均為同一圓柱面的一部分；切削部位于刀頭的前端，排屑槽與刀頭等長；每個切削部包括后刀面和前刀面；后刀面與所在切削部的端面重合；前刀面與排屑槽的一個側面共面，前刀面的法線方向與刀頭旋轉線速度方向一致；前刀面與后刀面的交叉處為圓弧形的主切削刃；刀頭端部的中央位置處設有與多個排屑槽貫通的預存屑槽。本發明刀具可以消除現有技術中對于纖維增強復合材料鉆孔加工容易出現的分層、撕裂和毛刺等現象。
【IPC分類】B23B51/00
【公開號】CN105458353
【申請號】CN201510934587
【發明人】劉禮平, 戚春亮, 徐建新, 于洪, 余芬
【申請人】中國民航大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月15日